Multimetallic Catalysis in Biology and Synthesis
生物学和合成中的多金属催化
基本信息
- 批准号:10402390
- 负责人:
- 金额:$ 38.83万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-06-01 至 2026-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Active SitesAreaBiologyCarbon DioxideCarbon monoxide dehydrogenaseCatalysisChemicalsComplexDrug IndustryGeometryHealthHumanKnowledgeLaboratoriesMapsMetalsMethodsMononuclearNitrous OxideOrganic ChemistryPatternPharmacologic SubstancePlanet EarthReactionRegulationResearchStudy modelsSystemTechnologyWorkbasecatalystchemical synthesisdesigngreenhouse gasesimprovedmetalloenzymenitrous oxide reductasesmall moleculetool
项目摘要
The proposed work focuses on (a) understanding how natural multimetallic clusters operate as
active sites in metalloenzymes, and (b) using synthetic multimetallic clusters for productive
chemical synthesis. Many metalloenzymes feature multimetallic clusters as active sites for
catalyzing multielectron/multiproton transformations of gaseous small molecules, including
cases of environmental significance to human health like atmospheric regulation of carbon
dioxide and nitrous oxide. In many cases, these multimetallic clusters have unusual
compositions and geometries, and so the chemical reactivity patterns have not been mapped
out in laboratory settings. This proposal aims to achieve that for several multimetallic active
sites, including the tetrametallic active site of nitrous oxide reductase and the heterobimetallic
active site of carbon monoxide dehydrogenase, using synthetic model studies based on the PI’s
established expertise in this area. Additionally, lessons about how these natural multimetallic
clusters operate will be applied to develop synthetic multimetallic catalysts for C-C and C-X
bond-forming reactions of relevance to pharmaceutical synthesis. The benefits of developing
this catalytic paradigm for synthetic organic chemistry include emergence of reactivity and
selectivity patterns that are complementary to established mononuclear catalyst systems, as
well as the advancement of a bio-inspired tool to design earth-abundant metal catalysts that
improve the sustainability of synthetic technologies in the pharmaceutical industry.
拟议的工作重点是(a)了解天然多金属簇如何作为
金属酶中的活性位点,和(B)使用合成的多金属簇用于生产
化学合成许多金属酶以多金属簇为活性位点,
催化气体小分子的多电子/多质子转化,包括
对人类健康具有环境意义的案例,如大气碳调节
二氧化碳和一氧化二氮在许多情况下,这些多金属簇具有不寻常的
组成和几何形状,因此化学反应模式尚未绘制
在实验室环境中。该建议旨在实现几种多金属活性
位点,包括一氧化二氮还原酶的四金属活性位点和
一氧化碳脱氢酶的活性位点,使用基于PI的合成模型研究
在这个领域的专业知识。此外,关于这些天然多金属
团簇操作将用于开发C-C和C-X的合成多金属催化剂
与药物合成相关的成键反应。发展的好处
这种用于合成有机化学的催化范例包括反应性的出现,
选择性模式与已建立的单核催化剂体系互补,
以及生物启发工具的进步,以设计地球上丰富的金属催化剂,
提高制药工业合成技术的可持续性。
项目成果
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